彗星67P周圍發現大量氧氣：並不意味存在生命

藉助“羅塞塔”號探測器，科學家觀測到彗星67P擁有獨特的“橡皮鴨”外形，然而卻對其如何形成這種奇特外形迷惑不解。

“羅塞塔”號已對67P/楚留莫夫-格拉西孟柯彗星進行了為期一年多的研究，探測發現彗星核中存在大量不同氣體。

北京時間11月5日消息，據國外媒體報道，藉助“羅塞塔”號彗星探測器，天文學家近日對彗星67P地表的岩層和冰層進行研究，發現67P上存在大量氧，這一重大驚人發現將挑戰太陽系起源理論。科學家表示，雖然地球上的氧氣主要來自於微生物和植物，但最新發現並不意味着彗星67P上一定存在生命。

去年，由歐洲航天局發射的“羅塞塔”號彗星探測器成功登陸彗星67P，科學家發現該彗星周圍包含有大量氧。這一重大驚人發現或令科學家重新思考太陽系起源理論，但是這一發現並不意味着那裏存在生命。操控“羅塞塔”號彗星探測器的專家發現，在環繞67P/楚留莫夫-格拉西孟柯彗星的大氣中，氧是第四種最常見的氣體，其它三種成分分別為水蒸汽、一氧化碳和二氧化碳。根據現有理論，氧氣的活躍度很高，不可能如此大量地單獨存在。科學家認為，在漫長的時期裏，彗星67P的氧可能會與氫結合形成水。“羅塞塔”號上“羅辛納”質譜儀首席研究員卡瑟琳-艾爾特韋格教授表示：“我們從未想到過，氧可以在數十億年時間裏‘存活’下來，並且不與其它物質結合反應。”

迄今為止，“羅塞塔”號已經向科學家提供了大量驚人的67P/楚留莫夫-格拉西孟柯彗星的近視圖。圖中前景部分是鴨子的“頭”，背景部分是形態不規則的“身體”。根據圖片，研究人員可以確定構成彗星的物質層。

之前有關67P/楚留莫夫-格拉西孟柯彗星的研究分析顯示，這顆彗星的兩個“瓣”似乎是由兩個分離的小彗星碰撞形成的，由一個細“頸”連接。通過對兩瓣上物質層的分析，研究人員發現它們的確是分離的。

雖然地球上的氧氣主要來自於微生物和植物，但最新發現並不意味着彗星67P上一定存在生命。相反，科學家相信，彗星67P的氧起源時間很早，甚至先於太陽系形成。據推測，高能粒子撞擊太陽系出生地中的冰粒，釋放出氧。太陽系的出生地是暗星雲，它是星際雲的一種，密度足以遮蔽來自背景的發射星雲或反射星雲的光，或是遮蔽背景的恆星。在《自然》期刊發表的研究報告中，研究人員表示，彗星67P產生於46億年前，從那時起氧就存在於彗星核中，並一直保存下來。艾爾特韋格教授補充説：“氧以古老物質存在的證據，可能令一些太陽系形成的理論模型遭到質疑。”

2014年11月份，“菲萊”探測器脱離“羅塞塔”號登陸彗星，該項探測任務創造歷史性紀錄。“菲萊”彈跳着登陸67P地表後，落在一峭壁側壁或隕石坑巖壁腳下。儘管“菲萊”與地球保持着斷續聯絡，但還是為科研人員收集了大量數據。今年上半年，“菲萊”發回的數據顯示，這顆遙遠的彗星曾經可能是兩個分離的冰球。藉助“羅塞塔”號探測器，科學家觀測到彗星67P擁有獨特的“橡皮鴨”外形，然而卻對其如何形成這種奇特外形迷惑不解。如今，通過研究“羅塞塔”號發回的高清圖像，研究人員發現，這顆彗星的兩個冰球有着不同的組成成分。彗星67P由一大一小兩個分離瓣組成，中間由一個細“脖頸”相連，每個球都有着“洋葱”一樣的層狀結構。意大利帕多瓦大學地質學家馬提奧-麥西羅尼教授與同事一起研究，結果發現大瓣是由厚650米的岩層組成，而小瓣的情況則不同。結合考慮彗星67P的引力數據，研究人員表示，這一發現意味着67P是由遠古時代兩顆分離的彗星低速相撞而成的。他們指出，這些直徑為2公里的小彗星在穿越太陽系的過程中，逐漸聚積質量而成。麥西羅尼教授説：“從圖像中明顯可以看出，兩瓣的外層包裹物都成獨特的層狀，我們推測地表下的數百米處也是這種情況。你可以想像成一個洋葱，我們認為，這兩個大小不一的洋葱瓣在結合前是各自生長的。”

研究人員發現，彗星67P的頭部存在層狀圓形物質坑洞，以及不連貫的沉積物光滑表面，而彗星身體部分則存在大量延伸到地下650米深處的斷裂構造。

運用“羅塞塔”號搭載的光學光譜儀與紅外成像系統，科學家拍攝到了大量圖像，鑑別出67P地表上100多個地形，以及隕石坑巖壁和坑洞中暴露的物質平行層。此外，科學家還對彗星進行了三維建模，用來確定山坡的傾斜方向，並以可視化方式説明山坡是如何延伸進入地下區域。研究人員發現，彗星的每瓣都包裹着這些物質層。麥西羅尼教授説：“根據這一線索，我們可以初步確定彗星的兩瓣是分離的。之後，我們又發現在靠近彗星頸部的地方，這些物質層都是朝着反方向傾斜，這進一步證實了我們的推斷。為了確證這一結論，我們還在整個重構出的彗星表面，對其獨立地貌的局域引力和指向之間的關係進行了考察，結果發現物質層形成的角度符合引力作用方向。”

藉助三維模型，研究小組還計算出了每個物質層所在位置上的引力強度和方向。在一種模型中，研究人員將彗星看作單個整體，質量中心靠近頸部。在另一種模型中，研究人員將彗星看作兩個單個彗星，每個都擁有各自獨立的質量中心。研究小組發現，對於兩個單獨天體的模型而言，給定物質層的方向與局域引力方向接近垂直，而單個整體彗核模型則並非如此。麥西羅尼教授補充説：“我們從該研究結果可以看出，彗星頭部和身體包裹的物質層很早就獨立形成，之後兩個天體才碰撞合併，並且這一定是一場低速碰撞，才得以保存這種有序地層。”有關兩顆小彗星碰撞形成67P的具體時間，科學家目前尚不清楚。

“羅塞塔”號發回的數據顯示，彗星67P擁有自身的地質活動。在彗星67P上，獨特的水循環導致地表噴射出水蒸汽，從而形成異常侵蝕，這種侵蝕繼而影響了彗星獨特形狀的形成。“羅塞塔”號還在彗星地表探測到有機分子痕跡，有機分子是生命形成的必要基礎成分。通過這些最新發現，科學家不但確定了彗星67P的兩瓣是獨立形成的，還推斷它們有着類似的形成過程。瑞典烏普薩拉大學天體物理比恩-戴維森補充説：“兩瓣之間驚人的結構相似性意味着，儘管它們起初的形成都是獨立的，但必定是在類似的吸積過程中形成的。在之前的飛掠任務期間，我們也在其它彗星表面觀測到分層現象，這表明它們都經歷過形成過程。”

最後，研究團隊指出，雖然侵蝕作用並非彗星雙瓣外觀的根本成因，它的確在彗星的進化過程中發揮了重要作用。地表結構中的局域變化，或許是由彗星地表形成的冰的不同昇華速率造成的。霍爾格-塞爾克斯是馬克斯-普朗克太陽系研究所光學光譜儀與紅外成像系統首席研究員，他表示：“自我們第一次觀測到這顆彗星的奇特外觀以來，它的形成原因就成了我們一個主要研究課題。目前，多虧這項詳細研究，我們可以確切地説，它是一顆‘相接雙星’。”“羅塞塔”號項目科學家馬特-泰勒補充説：“這一研究結果增加了我們對彗星形成和進化過程的瞭解。‘羅塞塔’號將繼續對該顆彗星進行為期一年的觀測，儘可能多地蒐集天體資料，並探尋它在太陽系歷史中的地位。”(彬彬)